56
ini menunjukkan bahwa banyaknya pelarut toluena mempengaruhi pembentukan kontaminan. Semakin banyak pelarut yang digunakan, semakin sedikit terbentuk
kontaminan. Kontaminan-kontaminan tersebut terlihat jelas ketika suhu photoresist sama dengan suhu ruangan. Selanjutnya, photoresist disaring
menggunakan layar penyaring berukuran T54 untuk menghilangkan kontaminan- kontaminan tersebut. Setelah proses penyaringan, ketiga cairan photoresist diukur
nilai viskositasnya.
4.1.2 Pembuatan Sampel Film Tipis Photoresist
Sampel film tipis photoresist digunakan untuk karakterisasi absorbansi dan struktur mikro permukaan. Karakterisasi absorbansi menggunakan lima film tipis
photoresist sampel B, C, D, E dan F. Sedangkan karakterisasi struktur mikro menggunakan enam film tipis photoresist dari sampel A, B, C, D, E dan F.
Pada penelitian ini, pelapisan film tipis photoresist menggunakan substrat berbentuk persegi. Pelapisan ini menggunakan teknik spin coating seperti yang
ditunjukkan Gambar 4.3. Cairan photoresist dilapiskan pada substrat kaca berbentuk persegi dengan ukuran 25 mm x 25 mm dan tebal 1 mm. Proses
pelapisan ini bertujuan untuk menghasilkan film tipis photoresist yang digunakan untuk karakterisasi absorbansi dan struktur mikro permukaan. Proses spin coating
diawali dengan melapiskan photoresist pada substrat kaca. Selanjutnya, substrat kaca tersebut diputar menggunakan spin coater dengan arus sebesar 10 A selama
60 detik agar pelapisan dapat melingkupi permukaan substrat secara menyeluruh.
57
Gambar 4.3. Proses spin coating cairan photoresist Proses spin coating memiliki keuntungan sesuai dengan teknologi rangkaian
terpadu dan dapat digunakan pada semua tahap pengolahan pada semua jenis lapisan substrat. Hanya ada dua parameter, yaitu viskositas larutan photoresist dan
laju putaran yang sangat mempengaruhi bentuk lapisan. Oleh karena itu, proses optimasi hanya berfokus pada dua parameter. Sedangkan kendala utama pada
proses spin coating disebabkan oleh gaya sentrifugal ketika berputar. Fitur yang tergores secara dalam menyebabkan gangguan fisik untuk aliran larutan, pelapisan
yang tidak menyeluruh dan sering menyebabkan ketebalan photoresist yang berbeda-beda. Ukuran dan bentuk dari substrat juga memiliki pengaruh pada
keseragaman photoresist dan cacat pelapisan Pham et al., 2004. Setelah film tipis photoresist terbentuk pada substrat kaca, selanjutnya sampel
di-prebake menggunakan oven pada suhu 95ºC selama 5 menit Gambar 4.4. Proses prebake ini bertujuan untuk menghilangkan kandungan pelarut yang ada
58
pada sampel film tipis, sehingga dihasilkan film tipis yang kering. Untuk karakterisasi struktur mikro film resist, selain prebake menggunakan suhu 95ºC,
juga dilakukan prebake pada suhu 70ºC untuk membandingkan struktur permukaan yang dihasilkan. Sampel film tipis yang dihasilkan ditunjukkan pada
Gambar 4.5.
Gambar 4.4. Proses pemanasan awal sampel film tipis photoresist Setelah proses pelapisan, substrat di-prebake untuk menghilangkan pelarut
dan meningkatkan adhesi resist terhadap substrat. Proses ini disertai dengan penyusutan film. Prebake biasanya dilakukan dengan pemanasan film hingga
95ºC pada hotplate datar yang rata. Suhu prebake yang lebih tinggi T137ºC dapat memulai lintas termal bahkan fotoaktivasi tidak terjadi. Suhu yang lebih
rendah atau waktu yang singkat meninggalkan film resist dengan kandungan pelarut tinggi yang akan menguap. Penghapusan pelarut selama prebake disertai
dengan penyusutan volume dan tegangan mekanik. Tegangan akumulasi
59
meningkat dengan meningkatnya ketebalan film dan memiliki dimensi lateral dan dapat menyebabkan pengikatan kembali pada lapisan resist dari substrat jika
adhesi lemah. Penelitian terbaru telah menunjukkan bahwa waktu prebake adalah faktor utama yang berkontribusi terhadap keseluruhan tegangan internal film
selama pemrosesan hingga 50. Waktu prebake menentukan kandungan akhir pelarut resist. Waktu prebake yang pendek meninggalkan film resist yang lebih
lembut yang kurang rentan terhadap tegangan internal selama langkah proses selanjutnya. Namun, tingginya tingkat pelarut setelah
prebake dapat
mengakibatkan pembentukan gelembung selama pasca prebake; runtuhnya fitur akibat rendahnya stabilitas mekanik di bagian bawah substrat karena kandungan
pelarut yang lebih tinggi; dan kekontrasan yang lebih rendah antara daerah yang bereaksi silang dan daerah tak bereaksi silang. Jika resist terlalu keras, reaksi
silang di daerah iradiasi akan terhambat. Akibatnya, waktu optimum prebake harus dioptimalkan untuk setiap ketebalan dan aplikasi tertentu Campo
Greiner, 2007.
Gambar 4.5. Sampel film tipis photoresist yang siap dikarakterisasi
60
Pelarut menguap dari permukaan resist selama prebake, dan jumlah penguapan tergantung pada suhu prebake dan waktu prebake. Ketika bagian
belakang substrat dipanaskan dengan kedekatan baking, pelarut menguap dari permukaan atas resist, dan dengan demikian konsentrasi sisa pelarut diharapkan
akan lebih tinggi di dekat permukaan atas resist. Jumlah perubahan pelarut tajam selama 5 menit baking pertama, perubahan hanya sedikit setelah itu. Konsentrasi
sisa pelarut lebih tinggi di dekat permukaan resist dan sejumlah besar sisa pelarut tersisa pada suhu prebake yang rendah antara 80°C dan 95°C Sensu Sekiguchi,
2003. Prebake resist memiliki berbagai tujuan, dari menghapus pelarut hingga menyebabkan amplifikasi kimia. Selain hasil yang diharapkan, baking juga dapat
menyebabkan banyak hasil yang tidak diinginkan. Misalnya, komponen peka cahaya dari resist dapat terurai pada suhu yang biasanya digunakan untuk
menghilangkan pelarut. Tujuan dari prebake photoresist adalah untuk mengeringkan resist setelah
spin coating dengan menghapus pelarut dari film. Namun, seperti kebanyakan langkah pengolahan termal, prebake memiliki efek lain pada photoresist. Bila
dipanaskan sampai suhu di atas sekitar 70ºC, senyawa fotoaktif PAC dari photoresist positif jenis diazo mulai terurai menjadi produk non-fotosensitif.
Mekanisme reaksi awal identik dengan reaksi PAC selama paparan ultraviolet Mack, 1998. Kandungan pelarut dan gradien pelarut juga dapat bervariasi,
tergantung pada peralatan yang digunakan untuk prebake. Hotplate dan oven merupakan alat baking yang umum digunakan. Dalam oven, resist secara merata
dipanaskan dengan konveksi dari semua sisi. Terjadinya pengelupasan pada
61
permukaan resist sering diamati, yang menyebabkan berkurangnya penguapan pelarut. Fenomena ini dapat dihindari dengan prebake menggunakan hotplate. Di
sini, resist dipanaskan dari bawah oleh konduksi panas, dan gradien suhu berkembang di lapisan resist suhu lebih tinggi di bagian bawah resist. Ini
memiliki efek yang menguntungkan dalam lapisan tipis resist konveksi, menghapus pelarut dengan cepat. Namun, untuk lapisan lebih tebal baking
seragam tidak mungkin dilakukan Campo Greiner, 2007.
4.2 Karakterisasi Hasil
